автореферат диссертации по энергетическому, металлургическому и химическому машиностроению, 05.04.07, диссертация на тему:Разработка технических средств и технологии для предупреждения и глушения нефтяных и газовых фонтанов

МИН1КТЕРС1В0 ОБЩЕГО И НГОФНССИОНАЛЫК'>1 о ОПРАЮРАНИЯ ^'ССИПСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

УФИМСКИЙ государственный нефтяной

_ _ _ лп IЕХНИЧЕСКИИ УНИВЕРСИТЕТ

Р Г Б ОД

1 5 ДЕК 1996

На прти г ру кончен

11IX.)КОНОВ (.'лег Пмпоти

РАЗРАБОТКА ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ И технологии ДЛЯ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ и ГЛМИКНИЯ НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ ФОН ГАНОВ

05.01.07 - Маишим и агрег.иы пп|ц>ч!ич'! н га:пч«-и проммитешихш

Д п <: с (.• |> г л п н I

1| I”IИЛ У'МЧЧ ч .ТИ'ГЛЛ>'.1 I'.’ С'!'! >' И11>Г \ '! !!' -И

<■ 1 гI[•-ии к.мппдлм г* ■ чм'!'"' • !"■' пг.т

|\іООіл г.і.ніолікії.і I: і i/o) ч.іро i.uihom a. !-■:«]in-iу іід

іісраїц-иЧІПЛУ).

1 py КОІІОДІІІГЦІ. ЖИ.Шр IV.\llll4crUI\ tl.l-'t', Mji.i'j.tl 1.4J1

.‘(;іічірі'і mi U.K. ‘

і 'фіщи.іііі.ііі.іс німі, nil'll і i.i: л.1 h i і ip і t\uiii‘ii\. і.'ііл intyi. iij.>' j i-» ■ < >|<

' ("in il.n:oi! I .A.,

гай iii,l.l I K'MU!4Cw il.\ II..yr, i,l -

' і liih.iyp mu Л .л..

I'i л пи:с пред причин: "L.nin.iipi rail даучпч m і .,.4. им uми i.ini а про . U'nti.nl iniL'iaiy і асфіа'! ( li.uul 1111 і 11 iii'^iit i|<a

li I I.I JI ПГІІИиІкріІ' ЧІ |U',|. і i|ii>.li Г..' |||.;ыш

'Ijiiiaimj.ii, j

i.i і HI I i>1 ДПіЧ.1 pi .1Ц1ІІІ ll.l'Ii ‘II IC.'l I w<?r

11 /^Tn, і i.i i.u'tvuium mu 11| iii iiniii' її ,i 11 шеи lvU(> \ (ім,и2 i,pn

!> ij iii.u kom іоіуд.ірі.пианом и.‘фіппо;,і іс>.ііііч..'гюм yiiiiucpniuu', t'HHKiJ, і Уфа, yji.KocMoimiuob.i.

<' HiitYi'pi.innui її шід;: і мучної ■ • ,-n>»:Jl.t;i.t .Mu uni) u пглі.омп b niiojiibiiti.i; Уфимимчо roiiyaapi iiu iiiioro ііґфіиаоіо кміпчіяілио уишісрічі і с 1.1.

Диисркашя и шмс и.іучпоіо доі ді w рачиоі.іп.і

> »І Cl І і НІ ССіфОі.фЬ ьап-чіі U і 'їсиш'ММ} і-. • -

В диссертации ..редсппшенноп и виде научного доклада, приподикч основное солер-канпе исследовании; «>ітуГ>літкоі5;імін-іл и внелреин'ал и 1973 1996 годах работ автора ho разработке технических средств и іехнолоінн предупреждений и глушення нефтяных и газових фонтанов.

1.1. Лкіу:пі,іі'н'и, теми. Во псем мире нефи, м інз янл.темея оиювпымн постелями чнерт ни и сырьем дня производства широкої о ;н:соріимен 1.1 товаров народною потребления. В -жсплуатапии находяіся десяті тисяч промышленных скважин и сотни тысяч километров трубопроводов. В процессе их эксплуатации неизбежны аварии в виде выбросов и открьпых фонтанов с частыми случаями самовозгорания, чю приводит к большим 'экономическим потерям, выходу из строя технических средств п оборудования. гибели обслуживающею персонала. Такие аварии вызывают многолетнее чкозошче-ское загрязнение окружающей среды и наносят оіромнмй материальны» ущерб народному хозяйству.

Анализ причин аварий показывает, что до 30% открытых тазовых и газонефтяных фонтанов самовоспламеняется. Так п Оеверо—Восточном иро-мраПопе за период 1987-19Н8 г.г. из одиннадцати открытых фонтанов загорелись зри. В 1989г. на платформе N2 Каспия из двенадцати скважин загорелись со взрывом шесть. Наблюдаются повторные фонтанирования и самовозгорания ремонтных скважин, что произошло, например, и 1977г. нл пл.Таркн Изарбашского УБР обьеднпения "Даі нефть". Не вызывает сомнения необходимость разработки технических средств и технологии предупреждения и безопасного глушения нефтяных п т азовых фонтанов.

1.2. Связь темы диссертации <• imswoni.ivif исследованиями. Исследования проводились в соответствии с координационным планом МПП СССР на 1974-1979г.г. по проблеме " Исследования в области создания беюнашых условии труда при ликвидации оікрытых фонтанов’', коюрме огранены в иаучно-техинческом отчете, имеющем тогрспісіраиіио jVg 7^0!3313 ;.t 107 Jі., а также соответствует последующим планам pa бо r МІІІ1 но лпгчнд.зііпн аварий и pevoiuy аварийных скважин.

1.3. Г(елі> работы. Исснсч''вание причин самовоспламенения и р.прибої ка іехнпчеі'гнх средств для пр'аунреж.ченпа п безоімсіюю і думи низ нефтяных и т-лзо»ых фошанон.

I I. * К ЫтЩЛе Г.МаЧН ПССЛеДОНаИНП.

- иым'лчпие причин, '<.1Кономерное|ен || апчапис му пгма н веской модс-

ли м'<»!- 41М.1 мет пт 1 литых фонтанов; ■ •

- рЛ.рЛСНШСЛ К’ХПИЧССКИХ СрСДСТИ II ТСХПОЛЫ 1П1 ДЛИ ПрС/.уПрС/КДсНПИ са-

ы«»1:«.ч-111|амп1Ч1И!1, научит- иоооповаиппе основ проетироилнпн процшо-ш>|6р(1с<и|><|() иоорудон.пны;

' - го илние комплекса технических среде си в ичрыпоПе к.ПЛСПОМ испол-

нении ,1:1.1 иедеши р.шо! 1М усн.е игкрьио фонинпрующнх анаьчш;

- рл .р.юот ка кхнпчсскпх < рс.ими II течнопо! ни чффеппыюго тушения

гачоылч н пефшнмх фонмнон, определение до > расхода поясцкнуикицщ агентов. . ' •

1.Х ЛКчочы исслсдшг.шпн. Н раЬою иеполь човапкомнлекс метдов, включакчиин аналитические, синдошле, примышленные исследования н статистическую оораоотку, и также теория решении и юбрегателгеких члдач для рлтриооген нрнпиннналмн) ношах гехнолошп, 1ехнпчеекпх средетн н обору-доьашы. . .. '

I .<>. ()оттнь|1! г.нишцаемме положении:

1. Мсюдодо:ни комплексного подхода к проблеме исследовании а-хно-иоши глушения нефыпых и гачовых фонтанов.

2. Рс-гульташ 'лсснсрнменгальНых исследовании динамических н термодинамических харлмеристик га юного фонтана.

.4. Меюднка расче;у самовоспламенения гатонот фонтана.

‘I. Научные оспины нроекшрешания нротнвошаоросового скважинного оборудований.- ........ .

5. '1е.\1юло|ни бечоплепого ведения работ па уедье открыт фонглнн-рукх/шх 1ки:1жпн и н.х I лушенпя.

6. Гехнило! пя тушения фонтанов ноитимальпые доты тушащего агента.

1.7. Доетовертч-ть и оооеповшшость научных но.ш'жеинн, выводи» п рекомендации обеспечиваются еовременнь/ми методами исследовании, подтверждением теоритчеекпх положений оксиернметалындми н иромышлеи-' ными данными н результатами внедрения.

|.К. Научная ношпна. .

I. Ьнерные установлен новый фактор самовоспламенения гачоного фонтана при каптаже. который чаюиочаехся и ими, что При сиерх туковых скоростям истечения га-кншто потока при ударе о плоскость под критическим углом атаки 75...ЙО ?ра^’сг>в на остром угле происходит повышение температуры до температуры самовоспламенения 6004,' и ьыше при соотиемпьук)-Мей концентрации н конТакгг с'ночдутч. ’

2. На основании экспериментальных данных получена матемажческая зависимость для расчета температуры газового фонтана.

3. Впервые экспериментально определены требования к конструктивным параметрам устьевого оборудования при ликвидации фонтана.

4.-Впервые экспериментально определены н выполнены теоретические расчеты необходимого соотношения компонентен при тушении фонтанов п отношении 0,01 волы к I объему газа путем эячт'чип внутрь фотача и оГ-рл-

зовання пегоряшей смеси.- I

і I

I ’ .

1.9. Практическое значение работт.1 состоит в том,что

- разрабоїана эффективная технология безопасного ведения работ на устье открыто фонта пирующих скважин;

- впервые создана технолог ия тушения фошачов путем эжекшш внутрь фонтана тушащего агента и эмульгирования негоряшей смеси;

- разработана технология безопасного глушення фонтанов;

• - создан комплекс технических средств діїя'реализации технолоіиіі;

- разработаны технические средства автоматического псрскрьмия скважин и трубопроводов прн их разрушении, утечке продукта и почеаре.

Практическое использование внедренных технических средет за период с 1976 по 1996 годы показало полное исключение аварийных ппуанпй и обеспечило безопасность работ. .

1.10. Реализация рабош выразилась в разработке руководящих документов, инструкции, рекомендаций и методик расчета безопасного ідуиіенич нефтяных и газовых фонтанов и полной лпкпплации аварийных ситуаций. В том числе 17 разработок, например, взрывобезопасное фланцевое соединение (ав.св. ЛЬ 517744], устройство для наведения запорного оборудования (ав.св. № 1059138). противовыбросовое устройство (ав.св. № 9/3790. водяная завеса (ав.св. і'й 849519 и № 576388) и др.виедрсны на 28 предприятиях стран СНГ, например, Лльметьевское УКР РГ, „Ч ениногорское УБР РГ. воч-ннзнрованная часть по ликвидации открытых фонтанов Укрнрпмрапонл. Арчедннское УБР Волтоірадской обпасти, обі-сдинение Баптсфн. п др. Вклад разработок автора в экономический эффект более 180 ммн.р\б. п п\ч по курсу 1996г.

1.11. Апробация ііаботьі. Основные научные и пракжчіч не положения работы доложены, обсуждены, одобрены н рекомендованы >■ т>.- і-решио на НІС IV)1 ни тированных частей отрасли сіраим н і/Іодіаге 7.06.1974г., ученом ('опое Вості 1ИЧ Г1> 09.1974г., техническом Со'-еі;- 'ИНН ('ССР 01.1975г.. гг.чніічссі.-ом Совете коенмнгронанпыг. час мчі < Ч'ічре Восточного промраііонл в г.Куйбьпм'чч? 13.02.19 Нп\, на семинлр.и ’■ ІІІ’І" в 1978г. и кафедре нефтепромысловой механики 1<м пч. на ПТ(' ■ і! і!! і 1-пефть 05.1996т. и ученим <'овеіе каф-'чрм механизации Ы А'- (>'.!"• -■

I 1.1\ ‘1111 К' ПОДОли'ШМ МНИЛИ II ИСИОК) ру|-')>(()ЛИ1Ц11.у. ДОК)'чСИЮН

1‘.т IИ IП 1111 и МП11 ^ '1' "Нре.мснные 1» иочендищш по -шцше 1 .141 ни сч и

111'||ими1.1.\ фотлпои ос иоспламснеипя"!1975г.).

1 I Мблш.'лмии. Список научных фудоь атора сод.'рлии -1!М> папин:-шш.шнн. с. 1.ч. I ороимора, 20 печ.итлх работ, 374 аыорски.ч сип,нм* ли ш п ii.in.nmii I'I.''I‘ и 1'Ф н 5 ишкш но нлучпо-псслед.щ.исшлгнм п 1.111,0110

■ итлруь-к.роким рлбоым. Оснпинос содержание диссертации и шо;кепо и 10 гы11 я■: а !Л лсд ирсыи пшлеюп.сп-.а ч п пл;ешах.

?. опили и ж (:()Д1:ГЛ'Л11П1:1>Л1;1>ТЬ1.

2 I Ири'п’.пы |."дм[Ш1)С||.111\1Пк'||Ш| оп.рыилч фонтанна при пч глн.кинп.

Но 1 пИрО-лОстЧПОМУ II] ЮМ1. поденному р.п'ишу II |У66...|‘Х/Л |-.| . МреШ-<-|р|||»М( ИЮ I :'-Л 1Л10|1сф|ЯН1Л.\ Про:П<Л1'ШИ1, И ЮМ числе 7о иП'р! 111.14 I .1 1 <Неф 1;1ИМ- ф 0111.11 Ю11 II () случаен СЛМОНОЧ1 орЛИПИ.

I * “

(.и ор.пше отгры114 о фонтана молам пропюпш 01 ыиоыо нещчннкл .ли» пни негры. Члфиппронаны час сыс случаи ннсьиш.цо кнчр.ншл ксю-ш.1\ ||'‘чпшн)!' д моменпл наиеденни чапорпого оборудопаппл на усн.е открыт фощаннруичцеп еинажины. Дослоиерпые обоснования природы са-мописпламсндшя опрьпых фотапом п лшер-.иуре окуальую!.

1 р*.'-ци-иск!гм нефпнплм инспнуюм н 1У72г. (Гори Г.И., >'ушапенмч Л.11. "I кч-дедончиш: причин мне члпного посшшмеиепия при шкрышм фон-кншроьаппн н ппкччтп нефтяных и гачокых скн.пмш", 1111» ) пронодилип. т-следоплипл но причинам самовоспламенении, и речулиаи* чет Глади иы-скачлны предположении осамоиоспллченеппи гачопот фоылил ни причине симнческою ’.(лчефнчееша или появления искры при выбросе IIHOpu.IIII.IX предмета ич скважины. Оспаривать речудьтапл упомлиуилх исследовании Н11 пеоб-тдпмист. но ог сипнчссмч и члеклричеелвл можно пчбаышл-и ча-чскиичтсм чапориого оборудования на колонну скважины, а 01 ис! р| 1 инородных предмет» — напылением полти-ров на силковые поверхносш Нос-пп.ыепенпс фонтана к столе малонерояпю по причти. шеуптииа и-.бытч-

НОЮ кчц-диродл. .

В чарз'бежной научной лшера|уре было кратос гообнкннг тьлшум .(риианинси Ренселера и Трое |1’“ри!а1 Мсчпч, !%'.>, Г1ч>0-61) о к. по>н. чокании вепдуппюго потока для отоплении кабины пилота. И основу рлчр.тенкн понижен оффект разделении гачоною потока на юрячую и холодную струп при ударе о плоскость наклонной лопатки. Эго послужило основанием дли предположении о наличии родственного чффекта при наведении чапориот оборудования нл упье ныеокидсбипюго га чжого фонтана.

Применяемая в настоящее время гомология прсдупреясіснпч воютл-менеипя фонтана и тушения водяными сіруямн навесною орошения і помощью лафетных стволов не эффеккшнл по следующим причинам-

1. Прямое попадание водяной струп іга работающею на скважппеза-

трулняет ведение рабочих операций. Кроме того, прямая струя стдаї г раскачку каптажного оборудования, а что веде г к повышению риска сю вос-пламенення нз-ча появлення критических уклон и удароп с пскроббра іопа-ннсм. І

2. Навесное орошеиііе подачей водяной орун выше обьекіа зашпіи по траектории свободного палення позволяет спішіть силовые натруси ог напора воды, но при этом происходит частичное се крупноканельное распыление. недостаточно широкое с большой сквлжннностью (малой плиь постью). При ветровых переменных накрутках происходит отклонение за ■ щиты и временное недопустимое оголение защищаемого объекта.

3. Анализ воздуха в чопах манимы в условиях загазованности показал почти полное отсутствие абсорбции тазов воДон. ’

I. Наблюдения при тушении покачали, что происходит отботі водяной струи напором фонтана, поэтому внедрение пожаротушашего гол.та к фонтан неэффективно. •

Аналт работы экплуатацпонпых нефтяных и газовых скважин нокь зал мноюкратные случаи возникновения одиночных и кустовых открыты* фонтанов и пожаров при разрушении наземного трубопровода, утечки продукта и пожаре, а также повторных фонтанирований ремонтных скважин. Эгп аварии происходят ввиду отсутствия средств автоматическою перекрытия скважин в аварийных ситуациях.

2.2. Исследование газодинамических н термодинамических характеристик гатовоіі стриї.

Лабораторные газодинамические и термодинамические исследования проводились на специально разработанном стенде (ав.св. №663976). Целью исследования является выявление причин самовоспламенения газовьг: фон танов. В качестве источника сжатою воздуха были использованы дна компрессора ГСВ - 1/12 производительностью по 8,3*10 -) м ’/с при д.тдгипи 1,2 МПа с двумя рессиверами емкостью по 3 м Расход воздуха он ре гелч-ли сгандартнымн ротаметрами Р2У) и ГЗІ6 с дюралепымп и сы н ні итп ми-плавкамн.Сіснд был снабжен поворошим сопловым усгронси-'м .”іч ін-менепня утла атаки ог 90 до 45 іржпччч» к плоскости удара с н <м-. печном расстяния между плоскостью и очкюч и сменными соплами, ' і сінрнмсн-гллыыя установка позволила подччиїь максимальные скорої-1 и Н' киши газового потока -то 120 м’сск и злфнгпіропаїь повышение ісмь>-р.м; ; ы і о рячею погоїм н.і 60 'С. Температура измерялась термометрами п •ветвления. Полевые и промышленные непі нанпп ироиодн.нм, па ч, •. :<п он а ,

Гіо.лііШІТі.» (і Ііпешпиронаннон ‘поні Укрпромраііош. Пронсдсшл пр

МЫН1ЛСННМС НСОЛСДОНЦІПІХ.

Il l іісолсдои'.шт'і г.і'іиіюіо потока па'іксперимеїиалі.нон уітиноііке нами ш.гаилепо, чю наиболее ш.ісокое гемнер.пурпое разделение на юрячую н хоио аіую оіруп происходит при его падении (ударе) па плоское. і> под углом 7ірадушн (критическим угол) к ое нокерхпостн (рио 2.2.1.1. Па остром угле падения шУїшікаст горячая стрз’я, н і чумом - холодная. '

. П і последом шия соотношения различных дпаміЛроіі соннотах п.ісадок к расстояниям на плоскости при кртмческом уїлі: падшим ілчоь'що нотка нмніїленп наиболее опасные (ьриіпчсские) их соотношении рс иди о поны-иіенпя іемікраіуріа (рис 1.2.2.)

К = Іічі = 0,7...2,00, ■

іде К - ис ірачмсрш.ііі консфукпилп ні коэффициент 1) - рассюяние оі сопла до плоскости, мм;

ll - ДІГ.ІМСф ООНЛОНОІ О ОПіерСІНіІ, мм. .

ІЬучение ішплнцч углон падения іачоиоіо иоюка к плоскосіп на іем-nt-p.iiyiw горячен струн при рашнчных і|іпкспроианньіх .іначетшх скорости

ІН'ПііОЛІПЧІ V. rallohlll'l. ІІОСІОЯНОІІІО крніпчеокої О упш II профилирующее

пар.аг.інпо іемнера турі .і юрячеіі струн ио отошешпо к прир.шипшо скорое і и нотка (рис.2.2.3.).

Для шляшіеннл 'лоіі 'шіпснмости был исследонап процесс рачдедепни тл інною поюка с переменными скоростями истечения (рис. 2.2.4 ).

Ич аналігіа ч.ішісіімосні (рнс.2.2.‘І.) следіеі, что она гіредсгаїшлеч собоіі параболу. описываемую уранінітом:

У2 =2РХ . (2.2.1.) ' '

Координатні параболы якляюнм: .

у = V, скороси. истечения laioimii сі рун, м/с;

:< = Т, темпсраіура кпового потока,

Решение параболы сподігая к определению •іначонн.і точки на параболі я 'і.пчісимпспі от ігімеїіеиия одном т координат. і 1 осфоеписм директрисы определено:

F = .0..М1 = 60 - фокус параболы (постоянном) пли •

[>=2F= 120 - фокальный парамеїр.

Подоташіп в урашієнііе (2.2.1.) парамеїріл гаюкого фонтана. іюлучеііі уравнение:

V 2 = 2F1’,где (2.2.2.)

Т -Тг + Тф. .

Тг- іедінераіура по пар.кіо/іс її • •

'Гф - температура г.гіїліоіі еф;, ,і фопкіпа, ■

+

Т*с

Зо

''<4 \ 1 го

10

~Ч 1 0

л

РисХЫ.Схема температурного разделения газового патана, на. пласности.

Т;С

ао

Ьо

2.0

о

V: ЩОм/с. 1 1

✓= /00*/с, 1 1

ч^: :50 М/С.

90 во 70 во $о^гр<&. Ри.с.,2.23,да(>11силжть тек-Мратурнога разделения газоВв&о потока отсноро-с/пи и угла Падения

О — <4. — —

V

$0 $0 70 60 М^фад,

Рчс,г.2Л.{. V*/ -3; г.А/с/:г; 3.кШЦВ, Н. Ча^.0,2} А ЧЛ--Ц5

(V--80 м/с.)

60 Ьо ЛО

О

.с №<Ю 60 АО Рас,2М.За^исииаст температурною разделения га^оНага латана от роста его истеч-енш? (1-80”}

lljin '/іом уравнение (2.2.1.) прими вид:

V 2 їїТічТф) (2.2.V) ■

IViiuTiiKM уравнении (2.2.3.) относительно имнер.иуры Т, получено тіичеп.іс последней в зависимости от крншчшль парамеции yen,свою оҐмірудок.іШіа:

” '14 V 1 /21' + Тф - V 2/>-Ю + Тф,"Л" (2.2.4.) .

I' - ^ + |()-1 *у2 , с (2 2.x,

Данная кпшснмосії. IijH-.ut'<hbjIhct' euOoil ыаи-маш'игкуь) модель іемие-paiypia фопіапл. Формула (2.1.,ї.) покатывает, чіо скорпені нсіечіїїн» истиною фоіімпл, нрсвынииоиик чвуговые являются втрывоощипимн.. і.к. км-fр.і воспламенения нопущых и природных (до У0% (111 4 ) гаюь со-стльтіеі 1-1)0 < ■

111 >і реніноси. илілоящсй формули сосілвлясі іюря.чка 7котрая сюїадивлсчі я и і погрешности пекдоілал іімпкіїїніі, икпшлтпних 2%, (колюаппя фокуса нараооли 57...63 при рачличнмх атмосферных условиях) и способа определении скорое пі истечения денсгиііилміого гачовою фонтана ДО 5 ■

1 Іракінчсская ценность се члклмчлеіся в оценке критических i.Kopocitii іісісчсшія unoitoio фоніанл, коюрля определяет ооячлтелыюе применение приведенных ниже рекомендации и технических средств дли предупреждения воспламенения при глушении. -

2.3. 1’цфаГюгкл їсиїпческич средств Дан Н]>едунревдеінія самовоспламенения ппотах фонтанов при их глушении. ' .

IIчучеипый п усі;шошісііін.ііі фактор самовоспламенении иповмх фон-іанон ш.ідпніаег особые требования к ироекіированню нрчпіво-иьіпросчшоїо ооорудовапия — Сфогое соблюдение соосности п парал-лельиосш его осей скважине, i.e. рдтработка неїрлчицпонною оборудования нринудіиелиюіо наведення її стыковых утлов с нрофішнронапием поверхности, іісключаюшнч гримічсскне уїльї. lie допускаемся наведение противовыбросового оборудования на гачовыи фонтан гросоиоіі стістемоіі кран-лебедка, котрая дает раскачку,с возможным образованием крнтче-скнх уиюіі самовоспламенении.

li сооігеїетвнії с выполненными исследованиями u іе.чііолопіческнми ірсбов.тнчми ра ірабоїаньї:

І. Вчрьшооечонаеное фланцевое соє иіпсіїпе ірис.2.VI.) выполнено в вплетена вращении С профилированной поверхностью, плавно перехо.чящсії оі іпрші^ит к стыковой плоскости. Любые іюл.мччіпч флл»!ііа исключают плоское и пае удары гл юної о потгл. і'оединеппе ипіниич и с і‘>7’і. широко нсполілусіеч в ряде УЇР, po'.u інепш їх ііредіїри'-ііич'; І’осснп її <'Ш (аіі.СВ.

177-11). '

2. Усірой.тво для ликвидации фоіилил на yen е сі вля нньї. Нглючаеі в сео-ідна рхн-смні.іх Хом'-чл, клчонлй в і котрих опытен чсіьірі.мя направ-

ляющимн ротангами, усіаііавлшппопіихся над и Под фланцами ганіаннк.і.. оборудования н колонны. Попарно направляющие ролики омшывлшсл общим тросовым канатом через ролик тягового усіронсівл ілебечкл, ц.п гор п і'.д.). Такая схема гарантирует взрьшобе зопасность наведення (ли < »•. .Ч 1709067). "

3.Груиоподі.емнос устройство. Разработано на базе рсмщимоы лреіл та (крап КП-25) дня точного наведення запорного оборулииания н.і открыт фонтанирующих скважинах. Пцо дополнительно снабжено балкой с торн-зонталытой н вертикальными обнизками, связанными с тяговыми ме.чапн: мами аїрегата. Исключает появление крніііческпх уїло» на фланцевом оборудовании (au.cn. № 10591 І8|.

4. Устройсіво для принудительно! о напеаешш запорного оборуді.ьаіьи на скважину. Лебедкл ганеного каната ремонтною агрегата связана с тронами цшшісовий катушки, посредством которых через отверстия КОЛОННОЮ фланца и роликов осуїдепил.чеия соосная центровка н прпиудшельное на ведение. Работа выполняется одним оператором .прет ліа (ав.сл. № УЙ156«).

2.4. Исследование метит предупреждения нотламенешт при нымо.т-пенни работ на открытом фонтани. Целью исследования является разработка эффективном технологии безопасного ведення работ иа устье открыто фон-тонирующем скважины.

Лабораторные исследования проводились па специальном аеп-де.выполненпым и виде продольной банки на которой установлено дпл сопловых усфойетва диаметром 10 мм с возможностью изменения угла попорота и горизонтальной плоскости и изменением расстояния мржду ними. Для ттодачп воды на каждое сопловое устройство попользовался вибрационный насос типа ІЇН- 0,12- 40 с напором воды 4,0 МПа, пронзводшельностыо 4*10 ■} м 3 /с. Определены эффективные углы встречи водяных струй «= 45...2"з градусов, откуда дальнобойность опытной установки составила 12 м. П^м соударении водяных сіруіі подітими утламн происходит раздробление воды в мелкодисперсную фазу і! виде тумана за углом пх встречи. Фотографирование се п микроскопический анализ показали размер водяных частиц от 1,0 до 0,01 мм. Лабораторным бункер был загазован пропаном на 5 %, затем а зоне работы завесы через 5... 10 мим. из поворотного колпака отбирались пробы воздуха па анализ, которые показали '0,5:..0,4% загазованности. Вне зоны работы завесы изменение состава загазованности вотдуха практически не нлбшодалоеь. * ;

Дня промышленного испытания были представлены требовании далі -посіп деисты в .10 м. В качіиве юпловых устройств использовались отечественные лафеипле стволы ШІС - 40 с напором поды 0,9 МПа н ироіпво’ш-іельпоільїо до 2">'Ч0м 3/с. 11рп о том затцншая .юна завесы образуется за

углом встречи водяных, струіі от 5 до 30 м., т.е. дальность действия усіановк обеспечиваемся до 50 м. . ■

2.5. Раірабнткя методов и технических средств д.тя предупреждения воептпменеинн при работе наоткрЬгплх газовых и нефтяных фонтанах.

В результате проведенных нами исследований установленії высокая ^ффск'шннос!і, метода образования гуманной завесы дчя безопасного ведення работ и предупреждения воспламенения открытых фонтанов путем раздробления водяных высоконапориых струй под углом 45 ... 25

Для осуществления предложенной техподотии разработаны тсхннческ средства: , . •

1. Стенд для испытания индивидуальных средств зашиты в условиях

открытых фонтанов Прч высокой тепловой радиации н орошения (ав.св. N 935767). ■ ' '

2. Водяная завеса, выполнена в виде двух лафетных стволов размеид< ных В одной плоскости с возможностью изменения ее утла по вертикали сп<олов в плоскости установки (ав.св.Лг« Н1У519 и № 932126).

3. Воздушно-водяная завеса представляет собой передвижную усган< ку. создающую коридорі защищенный водяными завесами с нродувк охлажденным вочдухом (ав.св. № 577364, № 785603).

4. Индивидуальное средство защиты выполнено в виде шлема с разі щепным па нем устройством для зонтиковой водяной завесы с индчвидуа нон нлп автономной подачей охлажденного воздуха (ав.св. №1.5(55486).

5. Машина дач разработки металлоконструкций в.условиях пожара і полнена на основе мшштряктора, снабжена манипулятором с клещевым хватом и резаком. Все органы машины защищены специально разработ пым испарителем. В кабине оператора создается искусственный климат. Р работай» и утверждено МНИ техническое задание на проектирование и

і отопление машины (ав.св. № 926242 й № 500458). ...

2.5.7. Для обеспечения-безопасности работы дизельных двигателе зонах высогой загазованности разработана система переключения в о з л; ною питания на смеси с выхлопными газами. Испытана на полигоне Вс НИИ ТІЇ (ав.св. № 891995). . ,

2.5.8. Разработан способ безопасной установки сварного колонного фланца (ав.св. №576388) и самоустанавливающнйся фланец (ав.св.№ Ю57І5). . ■ ■ , •' ;■ , . : '

2.5.9, Разработано устройство безнскровой резки тросов и стсрж (ав.св. № 1136936). ‘

2 6. Псследонаїїис сіюіоГши іутешш оікрі.гшч фшиапов.

ЦгЛі.Ю ИССЛСДОІГ.1ІІІІІІ МІШЯСІСіІ рачрнооікл НпІІОИі CIIOCi.ua іуііігііііч І

танон. При іуніенин фонтанов некочможн і его локализация оі кепки.і і і кислородом ночдуха. (. *днзко другим нанранасннем. рачр ібог.шні.ім іц ■ і■, і. стоящих нсгледонапя.ч, >тлж,-іся іочдаїте однородной петрящей млет . счет ігшсиспин се копценіращіп введением ноагароіупіаіиих смесей ті' і; фонтани. ‘

Лабораторные исследовании проводились на специально и її оюил. і нот стенде, ішиочаюшим сменный пронаиош.пї балом объемом ц '>Олтр ■ н содержанием 43 кг гача йод давлением 1,6 МПа, роїамсір Р <16 со сіа.і ным поплавком н сопловое усіроПстно днамеїром 20 км. і Іоеледнее снаО,г-но концепті насадкой перфорированной но внуїришему діимсіру .і. иерстпими І и 0,5 мм. Насадка соединена с насосом піна ІІВ - 0,12 -*10, прон ,

, іюліпсльносіьіо 0,4*10 0 м 1 'с н напором 4,0 МПа сіеічиком поды. 1:

, ротаметру чадавалея расход гача и постепенно уін-мичивался расход in череч насадку ішуїрь горящего факела до его ча туханил Расход воды фнп ■ ропалея по ечегчнку в течение 60 секунд. Ниже приводите» одна іи іаблін измерении. •

Следоваїельно нарушение їм1 гача достаточно 1ТІ0‘2 м 1 аоділ.

Лабораторные исследования подгверждаюіся маїемаїнческпм раі,ч

том.

Уравнение баланса бечонаснон концентрации гач>лі:

К*\'г = (І00-К.)*Ун,где (2.6.1.)

К - 2...5 % - взрывоопасные концентрации гачов; .

Vr- объем га за, м

Vn - объем нодяныа ларов, м . •

Ретин уравнение баланса в жеегком режиме (К - 2%), получи1. Vr р 49 Vn . (2.6.2.)

Единица объема воды даег

Vb - 1673 Vn или Vu = 0,0006 Vn.

Тогда формула (2.6.2.) примет вид: .

Vr - 0,029 Vn, м 1 (2.6.3.)

Формула (2.6.3.) покачьтасг невозможность горения газового фонілм обусловленной негоришей смесью компонентов. |

Уравнение теплового баланса:

Тс * Г = Тно * В, (2.6.4.)

где Тс = 12000 ккал/кг > іеплогиорная енособпосп. і а юн;

Г - колнчесто гача, кг;

Т - (>30 ккал/кг - полная /еплоіа парообразования воды; .

И - кі.лнчі'пио воды, кг. • .

. Таблица

Гасло,1? і .і м іуі) н поды'(ри) при туїлешш фоніаїт.

:!3 • Иода '

- .... Ов / Ог

[1ос;п;ишя <^)г, м 3 /с* 10.' Показания Ов, м 3/с +10 3

ротмсгра счетчика

60 18,6 12 0,20 0,011

50 17,2 10 0,16 0,009

40 15,5 9 0,15 0,010

30 14,1 8 0,13 0,010

20 12,7 7 ' 0,11 0,009

И) 11,1 6 0,10 0,009

89,6 52 ~1 0,86 0,01

Решение уравнения (2.6.4.) дает

Г = 20 її. кг (2.6.5.)

Вес газов фонтана І м* =0,5 кг., тог да уравнение (2.6.3.) принимает вид:

VI =0,0ІУп,м3. (2.6.6.)

Уравнение (2.6.6.) гарантирует тушение газового фонтана по его пул пому тепловому балансу, на I м5 газа требуется ИІО'Чі1 волы.

При іупіеннн нефтяного фонтана, когда Тс = 11000 ккал/і.т, н газонеї тиною фошапа, когда Тс” 11000... (2000 ккал/кг., уравнение (2.6.6.) о сгае с я н силе. ' '

7.~!. Разработка технических средств п технологии для тушения фонт нов. ,

Н результате проведенных исследований разработана принцппиапы новая технология тушения фонтанов путем эжекцпи воды внутрь фонтана плдічшя пп'оряіцейчмульсни.

Па основании прелложенпой технологии разработаны устройства а іунк'нмя фошанов: ■

- в условиях морских промыслов с созданием самтжскнпп воды (ав.с

М- М>0()<<|); . ■

- в наземных условиях с колонным фланцем и без него (авлп. № 67103

!^К74ВД6.Х<? И4%72); ,

- и условиях грифонов на уси.е фоиіаннрукіїцей скважины (ав.св.

I 170122) и устройств для пуска огон скважины в •жеплуампию (ав.с^. <>73747) пуїсм легализации грифонов па колонну. .

2М. l'ai|iamiina i|)t,Kin лвиім.іпгінілл о ncpii.-pi.i і ни іі.,гіл.іііі і> ... . ріійпьіх сптуацтіх.

Ра ірабоїки выполнены на основании сіапніпче.чліл nu лсд.ж,мит ,. стояння ігнад.ин в примышленных уеповияч її ліпературни v да,ній/. і ..і рые пока і.і.'іп і а- голі го ні пкічі уровень 'іаїшіп і сміаїїпш и ір\ о, .про по, ,-,і .. апаршпіі.к сшуациях її самоликвидации их, но it, її Ьодыиг.и, Гі>е, тыц. ч н .

OTCyiCllllle, 'ПО IllVWT t: MHOI ОЧИиВЧШЫМ ЧКОЖНІНЧССКИМ, фаі НЧЄСКЦ-.1 и ж. логическим катаклнчмам (нтрывы и загорания сыыжпп, Улу '! салі гг.і.і Белі.ская, і’арліовская її др.).

Аіпором рачрабоганы п предложены рчд іе.чіиічсіі п\ с.іпн ч,ч,і мр: кршия уси.я скважин и ірубопронодо» н рачлпчпых ан.ірпйниї условных:

- прп pa ірушенпн нанмпого трубопровода ибсспечіимси.а чакрыо:./ гіренеїшра скнажнпы давлением ее продукта іолоіниковілм ме\ааіпмпм. і lopLiii у прашія 11 ся специально рачрабоїлпніам механизмом дііфферениро.іл-шш давлений трубопровода и аімоеферьі (аіі.еа. M.VW));

• прп иоіннкноиепнн по:,<ара на устье скважины нревенгер чакрьизисп л с номощыо механизма с темпера іурноіі нам.иыо металла (сплав Ni - /uj (ait.си. № І І02ЙУ0) іти расплавлением леї коцлавких вставок, мнорые іч,)і кают колонну и, тем самим, і ермсіи міруюі скважину (ан.св. /А 71 *>772);

- конфолнрушшпе уезропспіа уїсчкп іачов ь фубопроиодіп.іх епсіема;:

(фланцевые н сварные соединения, раковины и иные участі і, выпо імені іе в шіде гкаперезиношлх ремінді с оласшчным продольным каїилоа, коюрікі соединен с накоїшіелем или анализатором і а іон (ліі.сп. jYu і J6-451 І, пай in J'-i* 16172-10); .

- для чксплуагаціш кусіа екклжнн разрабоїаи рсіуляюр расхода нефіи, рекомендованный Мшінсфіепромом к іісисшьчоваипіо. По сравнению с ре-іулятором "Спупнік ЛМ - 40 -М -400" предлагаема» коїіеір., кцпя нмеег іч,-лее высокую надежносіь. ’>ю достигается отсутствием шариковых реіу.ін'іи роп давления, вместо которых применена чоло шиковал гидросистема, чю ш только повышает надежносіь работы, но и упрощает пасір.чіку, обеспечивает плавность реіулпровання и точность. (ап.сн.Ли 1118611);

3. ОСІ К >1111ЫК ВЫИОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ 1‘АЬ( И Ы.

1. Гшервые установлена, новая причина сзмонииїламліепіія гачовою фонтана, которая заключается н шм, что гі]>іг сверхчиуко/кчі скоросш нсіе-чения га та н ударе на плоское п. каптажного оборудовании под критическим углом ліані 75...КО іра.ч'/сои на остром угле повышайся іемпература гача до -іеміїер'.пуула еамоноашшененни га.ювоГі смеси.

2. Получена ма»емлінчі-с!:.і;і '.іашісп.мосіь для расчета ісмпераіурм газовою фот.та и определены опасные параметры прпблн кения успешно оборудована:! при ликвидации фонтанов.

3. Разрабопшы научные основы проекгпропаиия усп.евого оборудо-*<;мигя к взрывобезопасные технические средства ;ш глушения фошапов.

4. На основе проведенных лабораторных и промышленных псследова-гми. разработана технология тушения путем эжекцпн внутрь фонтана Ножа-рчушашето агента п образования пегоряшей смеси, определены объемные нормы расхода воды и ошошсиип 0,01/1 к объему газа.

5. Для безопасного ведения работ на открытых фонтанов разработаны '•г.нпческие средства и технология создания завесы путем мелкодисперсного распределения перекрестных высоконапорных водяных сгруй. и абсорбции I | юч до 90%, а также индивидуальные средства защиты.

6. Ра зработаны технические средства контроля и автоматического пере-

крыта скважин итр}бопроводов при пожарах,разрушении трубопровода и уючкп продукта. '

7. Псе разработки выполнены на высоком научно-техническом уровне И запипмспы авторскими свидетельствами СССР и патентами РФ. имеют широкое внедрение в странах СНГ и России.

4. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ ОПУБЛИКОВАНО В Ю5 НАУЧНЫХ

I СУДАХ, В ТОМ ЧИСЛЕ: ■ . .

1. Прокопов О.И. Как потушить фотаны // Научно-ироизв. ж.

Сельские узоры’’.— 1996.с.24. ■

2. А.С. 517744 СССР. МКИ Н6Р23/00. Фланцевое соединение ;! 1рокопов О.И. -Л”» 1972594/08; Заявлено 30.11.73, Бюл.Ы 22.-1976

3. А.С. 500458 СССР, МКИ 1'28Д 7/00. Вертикальный теплообменник Прокопов О.И.. 5(1удин С.З.-М 1969938/24; Заявлено 30.10.73, Бюл. № 3,-I ■» 76. " . ’ •

4. А.С. 555271 СССР, МКИ К28Д 7/00. Вертикальный теплообмен-пиг/Прокопоп О.И. п др.-Ла 2319.140/06; Заявлено 22.07.76, Бюл. № I 5.-1977.

5. А.С. 576388 СССР. МКИ В21В 33/03. Способ крепления фланцев

'Ьлпанмой арматуры/ Прокопов О.И.-Кэ 1973097/03; Заявлено 10.11.73. Г.ючЛ* 38.-1977. ' •

6. А.С. 5916^0 СССР, МКИ Р28Д 7/00. Вертикальный теплообмен-1'ик/Прокогюв (.1.11. и др.- № 2334348/29; Заявлено 16.03.76, Бюл.№ 5. -1978.

7. А.С. 599054 < 'ССР, МКИ ЕИВ35/10. Устройство для тушения огкры-1ою фошана на устье скважины/ Прокопов О.И. -№ 2061494/22: Заявлено Л.09.74, Г.гол.№ Г-1978.

-

8. А.С. 663976 СССР, МКИ 1Г24Р 1/02. Вихревой ’)иер1 оричдели-

1см!./Про)сонов О.П., Мухутдинов Р.Х.-№ 2150610; Заявлено 04.05.75. В юл, 'у,* 19.- 197°. * .

9. A.і'. 6752У8 СССР, МКИ І‘28Д 7/0І).’ Вершк.ілі шліі иплоиомш ни/) Ipi'.Kouoii 0.11. и др.-Nj 2593044/24; Замилено 22.03.7fe, 6 мн. h» 24 - 147*).

. Hi. Л.С. 785603 СССР, MKU l’24F 9/00. Вочлуншо-ио.чшия Taut-і/Ирокоіюи О.Ц., Куіеііон A .11-- № 27l<>974/24; Заявлено 22.01.7'*, юл..К<ї4,5-1'.>80.

' II. іірокоіиж О И. II іи>міфігк:;карко//ІІР.-І!>Я().-Лі/.,.'С.2‘1.

12. Л.С. 8І95ІУ СССР, МКИ Н2ІВ 35/10. Уїлройсто для іутеїіП/і оі-

рьітоіо фі'іиана па 4КГі;і5киис/Кун:цоі, Л.П., І Іроі.-слюї» О.II., і|чм<ііоі) И. II.. S1861103/22; Чаяшіено 07.02.80. Ііюд. Ш4-1 98 І. .

13, Л.С. 0)2126 СССР, МК1Ї F21K 9.4)0, Водяная чаїїеса:Куічлюи Л.П.,

Ірокопон 0.11., Федотон ІІ.И.^А 29007069//29; Чаянлічіо ЗІ.и7.!';о, Іііол.І,а 0-1982.. ' . .

14.1 ірокопон О.І1. Киї да і орне иуроная/’/І 11‘.-І У82.-ЛІ'1і.

15. А.С. 935767 СССР, tvlKil 01 25/50. Сішд ;ыя іилиліаніКі крмо.а-ШП1ЫХ маи-рпалои/ Прохожій О.И. и др.-J-<u28‘l<)835/)8; Заявлено 04.12.79, >юл.№ 22.-1982. ■

16. А.С. 981568 СССР, МКИ 1:21В 19/00. Усгроттио для нрипудміслі.-ого спуска тру о is скважину/Прокоиои 0.11. її др.-2.й3240> 1 2//J; Замилено 0.12.80, Ніол.В46.-Г982.

17. А.С. 1059138 СССР, МКІІ И2ІВ 35/00. І руюиоді-еміюе у^роиано іуіепон А.И., Кооршиц /lC.fi., Прокоіині (і.11.- 3397115,22; Ч.иилим I .Q 1.8 2, Ідол. J\si45.-I983,

'.18. А.С, .1102890 СССР, МКИ ІІ2 І В 33:06. 1 Ірінічиор I Іроічлюн і i.l І,, Сугеиои А.П.-№ 3587689/22; Чаянлепо 06.05.83, № 26.-19t> І. .

,19. А.С. 1105715 СССР, МКІІ FI5 23 00.*І>.іюнсц-'і Ірокопон (>.і 1., Kvn -іов А,Н.-№3407921/29; Чаянлено 19.0І.82, l>ioa.J\'j28.-l984. " '

20. Л.С. 1118611 .ССС.'Р, МКІІ В67Д 5,04. Рілулліор раоолі иі’ф (і/Цриксліон 0.11., Ііелкіш В.В.-Ли 3549809/28; Залішено 04.02.8 Гнол. J'.uT.I.-984- • . ' ' 1

2.1. Л.С. .1136936 СССР, МКИ В26В 27л)0. Усфпжтш> для.рел.'іі іро-■он/ ikyiciiou А.П., Ирокоімн О.Н.-Nil .3579595'25; Чаяшачю 07.01.8V ilouJW-198 5.. . '

-22. Л.С. 1149672 СССР, MKll 1:21В 35/0,'). Уеір.ц'іино /шн >} нісшій оі-:рьі;іо!Ч) фоиіана на і:кьажине/Прокопов О.Н., Куїсіюи Л.іі.-Ліі 58і2972/22; іїіншіено 20.04.83, Іде,л. №14-1985. -

23. Л.С. 1170122 СССР, МК'И Н2ІІІ 35/01). Устройешо для іуканпя оі-

сріліого фонтана па устье скнажипы/ Прокопом 0.11., Кпіть'її А.П.-^3595861/22; Заянлсчю 07.04.83, Ьтіі.№ 28.-1985. ’

24. Прокопом О.И. Регулятор рисходл мсфіїї//1 ІсфісироміліміНюс дело,-

v^J987.-.rF.6.C.19. ,

25. Прогоном ill.И. Норіпкалі цілії ісіілооГшгншік /7 ІІпформлпеїіл:.-^37-87.-Уф:і,ШГі)І

26. ЛЛ'.1.5''5'48(> СССР, МКИ Л41Д 3//00. Устройство для индивидуал цч|| чашшы от высоких температур// Прокопов О.И.-N‘1477400; Заявке

1 'Я.88. Ьтол.№Ю.-1990. ’ .

37. Патент 1617240 Р<1', МКИ Р17Д 5/02. Устройство для обнаружен печек имя/ Прокопов О.И. -N4484440/33; Заявлено 19.09.88, Б юл. №4 1990. • • .

28. А.С. 1709067 СССР, МКИ Б22В 33*03. Оборудование для лнкви; чин фонтана па устье скважмпм/ Прокопов О.П.,Кугеиов А.И., Власов И №Г'92990/03;'Заявлено 12.12.89. Г>юл. №4,-1992. ■ '

29. Прокопов О .И. Чтобы предотвратить фонтан// Иаучно-пронз "! л.льские учоры".-1994.-№1 .-С.25. '

Соискатель Прокопов О.И.

Подисано к печати •

Формат бумаги 60x84 I/)6 .

Печлисгов 1,0. Тираж ЮОэкч. Заказ^